一般原則
電纜的
額定電壓等于或大于所在網(wǎng)絡(luò)的額定電壓,電纜的最高工作電壓不得超過其額定電壓的15%。除在要移動(dòng)或振動(dòng)劇烈的場(chǎng)所采用銅芯電纜外,一般情況下采用鋁芯電纜。敷設(shè)在電纜構(gòu)筑物內(nèi)的電纜宜采用裸鎧裝電纜或鋁包裸塑料護(hù)套電纜。直埋電纜采用帶護(hù)層的鎧裝電纜或鋁包裸塑料護(hù)套電纜。移動(dòng)機(jī)械選用重型橡套電纜。有腐蝕性的土壤一般不采用直埋,否則應(yīng)采用特殊的防腐層電纜。在有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)所,應(yīng)采相應(yīng)的電纜護(hù)套。垂直或高差較大處敷設(shè)電纜,應(yīng)采用不滴流電纜。環(huán)境溫度超過40℃時(shí)不宜采用橡皮絕緣電纜。
截面校驗(yàn)
(1)按電壓選擇電纜:按照上述的一般原則中的第一條進(jìn)行選擇。
(2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面:計(jì)算方法與導(dǎo)線截面的計(jì)算方法一樣。
(3)按照線路最大長(zhǎng)期負(fù)載電流校驗(yàn)電纜截面Iux≥Izmax
式中:Iux——電纜的允許負(fù)載電流(A);
Izmax——電纜中長(zhǎng)期通過的最大負(fù)載電流(A)。
我們?cè)谄綍r(shí)的工作中最長(zhǎng)用的就是這種選擇方法,通常是先求出線路的工作電流,再按照線路最大的工作電流不應(yīng)該大于電纜的允許載流量。電纜允許的長(zhǎng)期工作電流見表一。
我們?cè)趯?shí)際工作中經(jīng)常會(huì)遇到這種情況,由于負(fù)荷的增加,負(fù)載電流增大,原有電纜載流量不足,過流運(yùn)行,為了增加容量,考慮到原有電纜運(yùn)行正常,要重新敷設(shè)電纜施工難度大而且不經(jīng)濟(jì),我們常采用雙并、甚至三并的做法。
在并用電纜的選擇上很多人認(rèn)為只要在滿足載流量要求的前提下電纜截面越小越經(jīng)濟(jì),越合理,實(shí)際究竟是不是這樣呢。
2006年1月3日1#變壓器至配電室主電纜爆,原185mm的四心鋁心電纜2根爆了一根,工區(qū)為了及時(shí)恢復(fù)供電,將另一根好的電纜保留,并了兩根120mm的四心鋁心電纜進(jìn)行供電。在運(yùn)行了10個(gè)月后2006年11月15日主電纜再次爆裂,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),185mm的電纜爆引發(fā)了此次事故。
為什么會(huì)發(fā)生此次事故呢,按照表一我們可以得出三根電纜并用得安全載流量是668A,使用鉗型電流表測(cè)得生活區(qū)得的最大負(fù)載電流只有500A,按照Iux≥Izmax的原則,這樣運(yùn)行應(yīng)該是安全可靠的。但是,我們忽略了電纜是有電阻的,因?yàn)槎嗖㈦娎|連接時(shí),連接處存在接觸電阻不同,而此接觸電阻又往往與電纜本身的電阻可比擬,其結(jié)果會(huì)造成多并電纜的電流分配不平衡,多并電纜的電流分配,是與電纜的阻抗有關(guān)的。
銅線界面粗略計(jì)算:S=IL/54.4U(S導(dǎo)線截面積平法毫米)
鋁線界面粗略計(jì)算:S=IL/34U
電阻計(jì)算
電纜的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻可以按照下式進(jìn)行計(jì)算:
R20=ρ20(1+K1)(1+K2)/∏/4×dn×10
式中:R20——電纜在20℃時(shí)的支流標(biāo)準(zhǔn)電阻(Ω/km)
ρ20——導(dǎo)線的電阻率(20℃時(shí))(Ω*mm/km)
d——每根心線的直徑(mm)
n——芯線數(shù);
K1——芯線扭絞率,約0.02-0.03;
K2——多心電纜是的扭絞率,約0.01-0.02。
任一溫度下每千米長(zhǎng)電纜實(shí)際交流電阻為:
R1=R20(1+a1)(1+K3)
式中:a1——電阻在t℃時(shí)的溫度系數(shù);
K3——計(jì)及肌膚效應(yīng)及臨近效應(yīng)的系數(shù),截面積為250mm以下時(shí)為0.01;1000 mm時(shí)為0.23-0.26。
電容計(jì)算
C=0.056Nεs/G
式中:C——電纜的電容(uF/km)
εs——相對(duì)介電系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)為3.5-3.7)
N——多心電纜的心數(shù);
G——形狀系數(shù)。
電感計(jì)算
配電用的地下電纜,當(dāng)導(dǎo)體截面為圓形時(shí),且忽略鎧裝及鉛包損失時(shí),每根電纜的電感計(jì)算方法與導(dǎo)線相同。
L=0.4605㏒Dj/r+0.05u
LN=0.4605㏒DN/rN
式中:L——每根相線的電感(mH/km)
LN——中性線的電感(mH/km);
DN——相線與中性線間的幾何距離(cm);
rN——中性線的半徑(cm);
DAN、DBN、DCN——各相線對(duì)中性線間的中心距離(cm)。
例證
測(cè)得工區(qū)2#生活變負(fù)荷電流為330A,現(xiàn)有電纜為120mm四芯銅芯電纜,查表一知其安全載流量為260A,電纜超載運(yùn)行,存在不安全隱患,為了保證供電正常,我工區(qū)打算并另外一根電纜進(jìn)行分流,以保證正常供電。(以下提到的電纜都是指1KV,VV型鎧裝聚乙烯四心銅心電纜)。
如果按照安全載流量來(lái)看330A-260A=70A,我們只需要并一根載流量為70A的電纜在理論上就可以保證安全運(yùn)行(理想情況下)。
按照電纜阻抗的計(jì)算方法,將16mm、25 mm、35 mm、50 mm、70 mm、95 mm、120 mm的阻抗值如表二:
標(biāo)稱截面積(mm) | 電阻(Ω/km)(20℃時(shí)) | 電抗(Ω/km) |
16 | 1.15 | 0.068 |
25 | 0.75 | 0.066 |
35 | 0.53 | 0.064 |
50 | 0.37 | 0.063 |
70 | 0.26 | 0.081 |
95 | 0.19 | 0.06 |
120 | 0.15 | 0.06 |
表二 四芯銅芯電纜阻抗
按照上表我們可以計(jì)算出電纜的阻抗模,在不計(jì)并列電纜的接觸電阻的情況下,將并列電纜理解為兩阻抗并聯(lián),計(jì)算出電流分配值。
當(dāng)然,兩條電纜平行敷設(shè)時(shí),電纜的安全載流量會(huì)發(fā)生變化,兩條并用時(shí),其安全載流量應(yīng)該為原載流量的0.92倍。
則此時(shí)120mm銅芯電纜的安全載流量為239A。25mm的為86A, 35mm的為109A,按照Iux≥Izmax的原則再并一根35mm的電纜就可安全運(yùn)行。
為2#生活并一35mm的四心銅心電纜時(shí):
︱Z35︱=0.534Ω
負(fù)載電流為330A,則I120=︱Z16︱/(︱Z16︱+︱Z120︱)*330
得出 I120=253.19A;I16=76.81A
不難看出120mm的電纜還是在過流運(yùn)行。